XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Зависимость количества хлорофилла в листьях комнатных растений от степени инсоляции

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Немеш Д.Р. 1Мишунин М.С. 1

---

1Таймырское муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Дудинская средняя школа №3»

Кульбака Г.В. 1

---

1Таймырское муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Дудинская средняя школа №3»

Работа в формате PDF

470.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Цель: выявить зависимость количества хлорофилла в листьях от степени инсоляции.

Объект: хлорофилл

Предмет: количество хлорофилла

Методы: изучение имеющихся сведений; анализ и систематизация; эксперимент и наблюдение; математический; хроматография; извлечение спиртовой вытяжки пигментов.

Задачи: изучить литературные источники по теме исследования;

• подобрать методики проведения экспериментов и подготовить необходимые материалы и оборудование;

• провести эксперименты по изучению изменения количества хлорофилла от освещенности;

• проанализировать полученные результаты и сделать выводы;

• дать рекомендации по содержанию комнатных растений в периоды года с разной освещенностью.

Актуальность: Нас заинтересовал этот вопрос потому, что мы живем на Крайнем Севере, где этот экологический фактор – свет, очень сильно влияет на качество жизни растений. Особенно это заметно в полярный день и в полярную ночь. При обсуждении этого вопроса, у Михаила с Дианой возник спор.

Гипотеза 1 (Михаил): Количество хлорофилла остается постоянной независимо от освещенности

Гипотеза 2 (Диана): Количество хлорофилла зависит от освещенности

Поэтому, чтобы разрешить наш спор, мы решили поработать с научной литературой и провести ряд экспериментов, чтобы постараться отстоять свою точку зрения.

1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

Из литературных источников мы получили углубленные знания о фотосинтезе. Фотосинтез — процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ фотоавтотрофами при участии фотосинтетического пигмента - хлорофилла у растений. Протекает он в клетках основной фотосинтезирующей ткани листьев, в гранах хлоропластов.

Процесс фотосинтеза многоступенчатый и состоит из ряда этапов, часть которых образует цикл, открытый в 1953 году химиком М.Кальвином и его сотрудниками. В 1961 году Кальвин был удостоен за эту работу Нобелевской премией по химии./1/ Мы видим, что для протекания фотосинтеза в хлоропластах листьев необходим свет. Ученые провели исследования по изучению изменения количества хлорофилла в листьях растений, произрастающих в лесу (низкий уровень инсоляции) и на открытых пространствах (высокий уровень инсоляции). Они увидели, что существует зависимость между этими показателями./2/

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ХЛОРОФИЛЛОВ

Рис.1 Сплошная линия – степь; Пунктирная - лес

В степи с высокой степенью инсоляции в листьях растений хлорофилла больше, а в лесу с низкой степенью инсоляции – меньше.

2. ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП

В литературе мы прочитали о влиянии степени инсоляции на скорость и интенсивность фотосинтеза. Узнали о работах ученых, которые занимались изучением количества хлорофилла в полевых условиях у степных растений и растений леса. Нам стало интересно, меняется ли количество хлорофилла с изменением степени освещенности на протяжении года. Мы приступили к исследованиям с комнатными растениями.

Пигменты определенным образом встроены в мембраны тилакоидов. При получении вытяжки пигментов из фотосинтетического аппарата растений происходит разрушение пигментбелковых комплексов, а свободные пигменты растворяются в органических растворителях. Процедура извлечения пигментов фотосинтетического аппарата состоит в механическом разрушении клеточных структур (гомогенизация тканей растений), например, путем растирания их с кварцевым песком и использования органических растворителей, хорошо отделяющих пигменты от их липопротеинового носителя. При этом следует соблюдать меры предосторожности. Для предотвращения фотохимической деструкции (разрушения пигмента под действием света) процесс выделения производится в затененном помещении, а для снижения активностей ионов Н⁺ и гидролитических ферментов, выделяющихся из вакуолей, в среду выделения добавляются буферы или немного мела. /3/

Мы применяли методику получения спиртового раствора (вытяжки) пигментов зеленого листа /4/ и методику разделения пигментов методом бумажной хроматографии./5/

ХОД ИССЛЕДОВАНИЯ:

Диана работала с гибискусом, хлорофитумом и калатеей. Михаил – с фикусом Бенжамина, аглаонемой и спатифиллумом. Каждый из нас провел 4 серии экспериментов.

Даты выбирали не случайно 24.10.2020 и 03.04.2021 – близко ко дню осеннего и весеннего равноденствия, когда растения получают средний уровень инсоляции; 30.01.2021 23.06.2021 – близко к зимнему и летнему солнцестоянию, с самым маленьким и самым высоким уровнем инсоляции. Результаты фиксировали в таблицы.

Результаты серии опытов Михаила

Таблица 1 – Толщина слоя хлорофилла на образцах хроматографии

Михаил увидел, что количество хлорофилла в исследуемых растениях зимой упало только у фикуса, весной увеличилось, а в июне не изменилось или вообще упало в последнем случае.

После проведения серии экспериментов со своей группой растений, Диана получила следующие результаты:

Результаты серии опытов Дианы

Таблица 2 -Толщина слоя хлорофилла на образцах хроматографии

Видно, что у всех исследованных комнатных растений в листьях количество хлорофилла зимой уменьшилось, а весной и летом, с увеличением степени инсоляции - выросло.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сравнение результатов исследования Михаила и Дианы

На диаграммах видно, что почти у большинства растений количество хлорофилла уменьшается в период слабой инсоляции зимой и растет с увеличением степени инсоляции в июне. Однако, такие результаты получила только Диана.

Михаила смутило отсутствие роста показателя количества хлорофилла весной и летом у аглаонемы и фикуса, а также снижение этого показателя летом у спатифиллума. Поэтому мы не смогли однозначно решить наш спор и посчитали, что это повод для дальнейших исследований.

Подведем итоги. Когда мы приступали к выявлению зависимости количества хлорофилла от степени освещенности, чтобы проверить свои гипотезы, то ожидали результаты, которые бы подтвердили их. Но по факту результаты несколько отличаются. Действительно, чтобы поставить точку в нашем споре, нужно провести дополнительные эксперименты. Можно предположить, что на полученные данные повлиял тот факт, что часть выбранных растений были теневыносливые, а часть светолюбивые. Можно повторить эксперименты отдельно с этими экологическими группами комнатных растений. Можно сделать серии фотографий листьев выбранных для экспериментов растений в разные сезоны года и визуально сравнивать степень их окрашивания.

Благодаря работе над этим исследованием мы приобрели полезные навыки:

1. Научились планировать и осуществлять эксперименты;

2. Научились находить и извлекать необходимую информацию;

3. Освоили методику получения спиртового раствора (вытяжки) пигментов зеленого листа;

4. Овладели методикой разделения пигментов методом бумажной хроматографии;

5. Приобрели навык анализа полученных результатов и умение делать вывод;

6. Научились преобразовывать информацию в виде диаграмм;

7. Научились сравнивать полученные в ходе исследования данные и делать выводы;

8. Научились критически анализировать полученные результаты;

9. Научились видеть дальнейшие перспективы исследования, чтобы получить более достоверные данные.

РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании результатов нашего исследования, мы можем дать следующие рекомендации по уходу за комнатными растениями:

Для создания оптимальных условий для роста и развития комнатных растений в период Полярной ночи устанавливать дополнительные источники освещения. Тогда количество хлорофилла в листьях будет высоким, и растения смогут обеспечивать себя углеводами в достаточном количестве, будут радовать нас своим цветущим и здоровым видом круглый год.

Список литературы:

1. Сергеев И.Н. История фотосинтеза. - М., 1987.

2. Загурская Ю.Р. Сезонная динамика содержания хлорофиллов и каратиноидов в листьях степных и лесных растений на уровне вида и сообщества. - Сибирский лесной журнал №1, 2017г.

3. Физиология растений http://www.bio.bsu.by/fbr/files/plant-phys_metod_2011.pdf

4. Электронный учебно-методический комплекс. Методическое пособие для студентов. Экспериментальная часть «Влияние внешних условий на фотосинтез» Лабораторные работы. СФУ files.lib.sfu-kras.ru›Indexof /ebibl›Ebibl/umkd›165/u_lab.pdf

5. Разделение пигментов листьев комнатных растений

http:www.bsu.ru/content/page/1415/hecadem/bahanova_mv/cl_718/files/mzip_618_14706/index.htm